夾緊缸說明書

1．題目1TOC\o"1-5"\h\z2.工況分析 13．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖……………………34．液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件……………………44.1液壓缸主要尺寸的確定 44.2確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 64.3液壓閥的選擇 64.4確定管道尺寸 74.5液壓油箱容積的確定1.題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)雙面鉆通孔臥式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)和液壓缸。機(jī)床的工作循環(huán)為工件夾緊f左右動(dòng)力部件快進(jìn)f左右動(dòng)力部件工進(jìn)f左動(dòng)力部件快退f右動(dòng)力部繼續(xù)工進(jìn)f左動(dòng)力部件停止、右動(dòng)力部件快退f左右動(dòng)力部件皆停止，工件松開。已知工件的夾緊力為9000N，加工切削負(fù)載為15000N,工作部件的重量為9800N，快進(jìn)快退速度為5m/min,工進(jìn)速度為0.04-0.14m/min，快進(jìn)行程為100mm，夾緊缸行程150mm。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間為0.2s，滑臺(tái)為平導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.2和0.1。2．工況分析首先根據(jù)已知條件，繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖，如圖1所示，然后計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖。液壓缸所受外負(fù)載F包括三種類型，即F二F+F+FwfaF為工作負(fù)載，為15000N；wF—運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載；aF—導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力，對(duì)于平導(dǎo)軌可f由下式求得F二f（G+F）

f RnG一運(yùn)動(dòng)部件重力；F—垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載。Rnf—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，本例中取靜摩擦系數(shù)0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1。求得：F=0.2*9800N=1960NfsF=0.1*9800n=980Nfa上式中F為靜摩擦阻力，F(xiàn)為動(dòng)摩擦阻力。fs fa口GAvagAtg—重力加速度；△t—加速度或減速度，一般At=0.01?0.5s△v一At時(shí)間內(nèi)的速度變化量。在本題中△v=5—0=5m/min417N417Nx9.8 0.2x60

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載（見表1）,并畫出如圖1所示的負(fù)載循環(huán)圖。表1工作各階段液壓缸活塞負(fù)載工作循環(huán)外負(fù)載F(N)工作循環(huán)外負(fù)載F(N)啟動(dòng)、加速F=F+F2647工進(jìn)F=F+Fw15980快進(jìn)丄“ ClF=Ffa980快退F=Ffa9803．?dāng)M定液壓系統(tǒng)原理圖確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)、快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵。調(diào)速方式的選擇在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機(jī)床工作時(shí)對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)切削力的能力。速度換接方式的選擇本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行程閥切換的速度換接回路。夾緊回路的選擇用二位四通電磁閥來控制夾緊、松開換向動(dòng)作時(shí)，為了避免工作時(shí)突然失電而松開，應(yīng)采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)和當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍能保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖2所示的液壓系統(tǒng)原理圖。

121410wjIYA?8BPi11QTrTTTTT7\^A]1SQdtftf2SQ3SQ3YA4f121410wjIYA?8BPi11QTrTTTTT7\^A]1SQdtftf2SQ3SQ3YA4fvJIYA7IILXJ3?夾緊 R2松幵快退圖2液壓系統(tǒng)原理圖4■液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件4.1液壓缸主要尺寸的確定1） 工作壓力p的確定。工作壓力p可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來初步確定，查指導(dǎo)書表1.1，取液壓缸工作壓力為3MPa。2） 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖知，最大負(fù)載F為15980N，按指導(dǎo)書表1.3可取P為0.5Mpa,n為0.95，考慮到快進(jìn)、快退速度相等，取d/D為0.7。2 cm將上述數(shù)據(jù)代入下式| 4xF1 丨p「3.14xpxnx<1 1->1 cm p、1—ID)D可得:

D=88.3(mm)D=88.3(mm)根據(jù)指導(dǎo)書表2.1,將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=100mm；活塞桿直徑d.按d/D=0.7及表2.2活塞桿直徑系列取d=70mm。按工作要求夾緊力由兩個(gè)夾緊缸提供,考慮到夾緊力的穩(wěn)定,夾緊缸的工作壓力應(yīng)低于進(jìn)給液壓缸的工作壓力，現(xiàn)取夾緊缸的工作壓力為2.5MPa, 回油背壓力為零，n為0.95,則按上式可得：cm=77.68mmD=\ 4x9000=77.68mm=\：3.14x20x105x0.95按指導(dǎo)書表2.1及表2.2液壓缸和活塞桿的尺系列，取夾緊液壓缸的D和d分別為80mm及50mm。按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由指導(dǎo)書式(1-4)可得q 50A〉-^i^= cm2=12.5cm2v 4min式中q是由產(chǎn)品樣本查得GE系列調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為min50mL/min。題中調(diào)速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選取液壓缸有桿腔的實(shí)際面積，即A冷A冷(D2-d2)=一722m2=40cm2工進(jìn)兀=D2工進(jìn)兀=D2v4工進(jìn)q快退—(D2-d2丄4 快退=7x(L12一0.072'x5=20x10一3m3/min=20L/min可見上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需低速。計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量兀 K( 1q=d2v=xVx10-2人x5=19.2x10-3m3/min=19.2L/min快進(jìn)4快進(jìn)4兀=x0.12x0.14=1.099x10-3m3/min=1.099L/min4

兀 兀q=D2v= x0.082x150x10-3x60=45.216x10-3m3/min=45.216L/min夾4夾夾4確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格1）泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為p=p+工Ap （1—13）p1p—液壓泵最大工作壓力；pp—執(zhí)行元件最大工作壓力；1E^p—進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2?0.5MPa,復(fù)雜系統(tǒng)取0.5?1.5MPa，本題取0.5MPa。p=p+工Ap=（3+0.5）=3.5MPap1上述計(jì)算所得的P是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)p態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力P應(yīng)滿足p2（1.25?1.6）p。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本n n p題中p=1.25p=4.4MPa。np乞q)max乞q)max(1—14)q>KpLq—液壓泵的最大流量；p（Eq）—同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工max作，尚須加溢流閥的最小溢流量2?3L/min；%—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.1?1.3，現(xiàn)取KL=1.2。q>K乞q） =1.2x36.17L/min=43L/minpLmin3）選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的p和q,再查閱有關(guān)手冊(cè)，現(xiàn)選用YBX-16pp限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量16mL/r，泵的額定壓力6.3MPa，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1450r/min，容積效率0.85，總效率0.7。4）與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。根據(jù)所選液壓泵的技術(shù)參數(shù)由液壓技術(shù)手冊(cè)查得與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的功率為P=3kW。液壓閥的選擇本液壓系統(tǒng)可米用力士樂系統(tǒng)或GE系列的閥。方案一：控制液壓缸部分選用力士樂系列的閥，其夾緊部分選用疊加閥。方案二：均選用GE系列閥。根據(jù)所擬定的液壓

系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表2所示。表2液壓元件明細(xì)表序號(hào)1234567891011序號(hào)123456789101112元件名稱

過濾器

變量葉片泵

壓力表

三位四通電磁閥

二位三通電磁閥

單向行程調(diào)速閥

減壓閥

壓力表

單向閥二位四通電磁閥

壓力繼電器

單向節(jié)流閥通過流量/L?min-i242420型號(hào)XU-B32X100YBX-16KF3-EA10B34EF30-E10B20 23EF3B-E10B209.4AQF3-E10BJF3-10BKF3-EA10B9.4 AF3-EA10B9.4 24EF3-E10B9.49.4DP-63B1ALF-E10B確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)主油路流量為差動(dòng)時(shí)流量q=40L/min,壓油管的允許流速取u=4m/s，則內(nèi)徑d